Question

【題目】王麗對家中的家用制氧機產生了濃厚的興趣。她通過閱讀說明書了解到家用制氧機的工作原理如下：加壓時，裝填在制氧機內部的分子篩吸附空氣中的氮氣，制取高濃度氧氣。減壓時，分子篩將所吸附的氮氣排放。整個過程中，分子篩并不消耗。王麗用這臺家用制氧機制取并收集了一袋氣體，帶到實驗室對其進行研究。

（1）這臺家用制氧機制氧氣的過程發生的變化屬于 （填“物理”或“化學”）變化。

（2）實驗I：小麗欲通過以下實驗驗證所收集的氣體是否為純凈的氧氣。

【實驗記錄】

實驗步驟	實驗現象	文字表達式
取一只250 mL的集氣瓶，用排水法收集一瓶所帶氣體，然后把燃著的石蠟插入集氣瓶中	石蠟燃燒得更旺	文字表達式I

表中，文字表達式I是 。

【實驗結論】收集的氣體是純凈的氧氣。

【實驗反思】老師指出上述實驗并不能證明小麗所帶來的氣體一定是純凈的氧氣。該實驗不能證明所收集氣體為純凈氧氣的原因是 。

（3）實驗II：測定小麗所帶氣體中氧氣的含量。同學們在老師的指導下設計了如下圖所示裝置，進行實驗，并重復多次。

【實驗記錄 】

實驗操作		主要實驗現象	實驗結論及解釋
①	檢查裝置的氣密性	/	裝置的氣密性良好
②	加入藥品，將裝置連接固定	/	/
③	打開止水夾a和b，向A中緩慢鼓入一定量氣體后關閉止水夾a和b	A中水進入到B中，B中水的體積為200 mL。	收集200 mL氣體（由壓強差引起的誤差忽略不計）
④	用凸透鏡聚光引燃白磷	燃燒，產生大量白煙	/
⑤	待白磷熄滅冷卻到室溫， 進行操作I	現象I	小麗收集的氣體不是純凈的氧氣

表中，操作I是 ；現象I是

出現上述現象的原因是 。

【數據記錄】

實驗次序	1	2	3	4	5
B中剩余水體積/mL	100	42	39	41	38

【數據處理】已知，在上表數據中，第1組數據偏差較大，存在明顯誤差，在數據處理時應刪去。小麗所帶氣體中氧氣的體積分數為 % 。

【實驗反思】導致第1組數據產生較大誤差的可能原因是

Answer 1

【答案】（1）物理變化

（2）文字表達式I 石蠟 + 氧氣二氧化碳 + 水

【實驗反思】石蠟在集氣瓶中燃燒更旺只能說明集氣瓶的氧氣濃度高于空氣，而不能說明集氣瓶中氧氣含量為100%。

（3）操作I是：打開止水夾b，現象I是：B中部分水倒吸進入A中 .

上述現象的原因是：白磷燃燒消耗氧氣導致集氣瓶中壓強變小。

【數據處理】80%

【實驗反思】白磷量不足

【解析】

試題分析：（1）說明書了解到家用制氧機的工作原理如下：加壓時，裝填在制氧機內部的分子篩吸附空氣中的氮氣，制取高濃度氧氣。減壓時，分子篩將所吸附的氮氣排放。可知，這臺家用制氧機在制氧氣的過程中，只是將空氣中的氮氣和氧氣分離，而沒有新物質生成，故發生的變化屬于物理變化；

（2）石蠟燃燒生成的是二氧化碳和水：石蠟 + 氧氣二氧化碳 + 水；

【實驗反思】石蠟在集氣瓶中燃燒更旺只能說明集氣瓶的氧氣濃度高于空氣，而不能說明集氣瓶中氧氣含量為100% ；

（3）由于白磷燃燒會消耗氧氣，導致A中的壓強變小，可根據進入集氣瓶中水的體積判斷氧氣的體積，故操作I是打開止水夾；通過實驗現象得到的結論是收集的氣體不純凈，故現象是B中部分水倒吸進入A中；

【數據處理】根據題意，由于第1組數據偏差較大，存在明顯誤差，故在數據處理時已刪去；為了進一步縮小誤差，可求出另外4次的平均值作為最終結果，則小麗所帶氣體中氧氣的體積為200ml-（42ml+39ml+41ml+38ml）÷4=160ml，故氧氣的體積分數=160ml÷200ml=80% ；

【實驗反思】本實驗是根據B中水量進入到A的多少，既是白磷燃燒消耗的氧氣量，B中剩余的水越多，說明消耗的氧氣越少，壓強變化小，倒吸的水也就少，所以第1組數據較大，說明氧氣沒有被消耗完，最可能的情況就是白磷量不足，不足以消耗所有的氧氣。